如何使用树莓派RP2040实现“鼠标”功能？2022年寒假在家练RP2040游戏机项目分享（一）

电子森林 2022-03-15 21:56 1700浏览 0评论 0点赞

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大家好久不见，2022年开始了，大家有没有设定今年要完成的小目标呢？

2022年寒假在家一起练于2022年2月27日截止了，看到同学们提交的项目后，老师们倍感欣慰。同学们的项目都非常优秀，你们抓住了寒假的时光，为2021年的自己画了一个句号，给2022年的自己一个特别的开始。

同学们提交的项目还在陆续审核中，预计本周结束，下周开始邮件告知审核结果。大家耐心等待哦。

今天我们来欣赏一位来自华北电力大学的【xiaoyu555】同学所做的“鼠标”。

项目介绍

利用rp2040的四向摇杆和按键设计一款“鼠标”，该鼠标可以对240*240的LCD屏进行菜单选择和参数控制，同时，可以利用板子上的摇杆和按钮实现控制PC屏上的光标移动和点击操作，行使电脑鼠标的功能。

实现的功能

绘制了一个“鼠标”图案，并且不断移动这个鼠标，当B键按下时，如果鼠标图案在相应的位置，那么会加载出新的界面，如果按下A键，就可以返回最初始的页面。

当按下START按键时，会进入控制PC屏幕光标的操作，通过移动rp2040上的四向摇杆，PC屏幕光标会进行相应的移动，若按下B键，即相当于鼠标左键的功能，按下A键时即相当于鼠标右键的功能，从而实现了用rp2040来充当电脑鼠标的目的

设计思路

第一步绘制鼠标图案，通过st7789c的polygon函数绘画多边形从而绘制出鼠标的形状。

第二步实现鼠标的移动，通过刷新鼠标的位置，在新的位置绘制另一个鼠标图案，并且在这之前先消除掉原来位置鼠标的图案，使其融为背景色，从而最终实现鼠标移动的效果。

第三步实现利用“鼠标”来进行菜单选择和参数控制。通过判断鼠标图案的所属位置，并且当按钮按下时实现对菜单的选择，这时要实现只需要定义一个变量，当相应位置按下按键B时来改变变量，并且当变量变化时执行LCD界面的变换。同理，为了当A按键时按下回到起始页面，也只要当A按键按下时使变量变为初始值即可。

第四步实现通过USB端口来控制PC屏幕上的光标移动和点击操作。这里需要利用到python的usb_hid库，通过该库进行人机的交互，利用里面的函数对屏幕光标进行XY轴位置的变化，和光标左右键点击的判断。当四向摇杆被操控时，利用函数来对光标操作，同理，AB键按下时也执行对应的操作，B键为鼠标左键操作，A键为鼠标右键操作。

上述对LCD屏的鼠标图案和PC屏幕光标的操作完成后，实现按钮对两个模式进行转换，当START按下时用变量进行对操作模式的转换。

实现的过程

1. 程序流程图：

2. 定义引脚：


orange=0xfd20xAxis = ADC(Pin(29))     #x轴yAxis = ADC(Pin(28))     #Y轴Bbutton = Pin(5,Pin.IN, Pin.PULL_UP) #B按键Abutton = Pin(6,Pin.IN, Pin.PULL_UP) #A按键buttonStart = Pin(7,Pin.IN, Pin.PULL_UP)#START按键

3. 利用st7789c驱动LCD屏幕，并且实例化一个对象方便后期调用：

背景色是白色


#调用ST7789C来驱动LCD屏幕spi0=machine.SPI(0,baudrate=4000000, phase=1, polarity=1,sck=machine.Pin(game_kit.lcd_sck, machine.Pin.OUT),                  mosi=machine.Pin(game_kit.lcd_sda, machine.Pin.OUT))print(spi0)display = st7789c.ST7789(spi0, 240, 240,                        reset=machine.Pin(game_kit.lcd_rst, machine.Pin.OUT),                        dc=machine.Pin(game_kit.lcd_dc, machine.Pin.OUT),                        rotation=0)#实例化了一个ST7789display.init()  #st7789初始化display.fill(st7789c.WHITE)

4. 定义一个rpMouse类来实现对鼠标图案的初始化，鼠标位置的移动，鼠标位置的绘画，还有更新鼠标位置，使用时定义对象使用函数即可

4.1 总代码：


#设置边界width =240height=240#rp2040鼠标定义class rpMouse():        '''        Poly class to keep track of a polygon based sprite        '''        #初始化        def __init__(                self,                # list (x,y) tuples of convex polygon, must be closed                polygon,                x=None,             # 鼠标X坐标                y=None,             # 鼠标Y坐标                v_x=None,           # X轴的移动速度                v_y=None,           # Y轴的移动速度                angle=None,         # 鼠标图案的移动速度                max_velocity=25,    # 鼠标图案移动的最大速度                min_velocity=10     # 鼠标图案移动的最小速度                ):         #这边是传入的参数，对其进行一个初始化赋值
            self.polygon = polygon #赋值元组
            # 如果没有初始化起始位置便随便给个位置            self.x = random.randint(0, width) if x is None else x            self.y = random.randint(0, width) if y is None else y
            # 如果角度有给就设置            self.angle = float(0) if angle is None else angle
            # 除非有给速度参数否则随便给一个            self.velocity_x = random.uniform(                0.50, 0.99)*6-3 + 0.75 if v_x is None else v_x            self.velocity_y = random.uniform(                0.50, 0.99)*6-3 + 0.75 if v_y is None else v_y
            self.max_velocity = max_velocity  #设置最大值            self.min_velocity = min_velocity  #设置最小值              #移动        def moveX(self,moveflag):                self.draw(st7789c.WHITE)  #使旧的鼠标图案融于背景色，达到消失的效果                if(moveflag==1) :#向左                    self.x -= int(self.velocity_x*0.2)  #每次以速度移动                    if(self.x<0):     #如果到最底端，就更新位置到最上端                        self.x=240                elif(moveflag==2) :  #向右                      self.x += int(self.velocity_x*0.2)  #每次以速度移动                    self.x %= width                 #不会超过边界                self.draw(orange)  #使之移动        def moveY(self,moveflag):                self.draw(st7789c.WHITE)                if moveflag==1:#向上                    self.y -= int(self.velocity_y*0.2)  #每次以速度移动,乘上倍数，看起来流畅                    if(self.y<=0):                        self.y=240                if moveflag==2:                    self.y += int(self.velocity_y*0.2)  #每次以速度移动,乘上倍数，看起来流畅                    self.y %= height                self.draw(orange)  #使之移动            #画鼠标        def draw(self, color):                display.polygon(self.polygon, self.x, self.y, color, self.angle, 0, 0)                        #更新鼠标的移动速度        def update(self,vflag):  #1为加速，2为减速            if vflag==2 :                self.velocity_x -= 1                self.velocity_y -= 1            elif vflag==1:                self.velocity_x += 1                self.velocity_y += 1
            if self.velocity_x > self.max_velocity:        #使速度不超过最大值                self.velocity_x = self.max_velocity            elif self.velocity_x < self.min_velocity:                self.velocity_x = self.min_velocity        #定义一个rp2040鼠标mouse_poly=[(-7,-7),(7,0),(-7,7),(-3,0),(-7,-7)] #鼠标图像元组mouse =rpMouse(mouse_poly,x=120,y=120,v_x=15,v_y=15,angle=180.0) #类对象mouse.draw(orange)

4.2 初始化：

#初始化        def __init__(                self,                # list (x,y) tuples of convex polygon, must be closed                polygon,                x=None,             # 鼠标X坐标                y=None,             # 鼠标Y坐标                v_x=None,           # X轴的移动速度                v_y=None,           # Y轴的移动速度                angle=None,         # 鼠标图案的移动速度                max_velocity=25,    # 鼠标图案移动的最大速度                min_velocity=10     # 鼠标图案移动的最小速度                ):         #这边是传入的参数，对其进行一个初始化赋值
            self.polygon = polygon #赋值元组
            # 如果没有初始化起始位置便随便给个位置            self.x = random.randint(0, width) if x is None else x            self.y = random.randint(0, width) if y is None else y
            # 如果角度有给就设置            self.angle = float(0) if angle is None else angle
            # 除非有给速度参数否则随便给一个            self.velocity_x = random.uniform(                0.50, 0.99)*6-3 + 0.75 if v_x is None else v_x            self.velocity_y = random.uniform(                0.50, 0.99)*6-3 + 0.75 if v_y is None else v_y
            self.max_velocity = max_velocity  #设置最大值            self.min_velocity = min_velocity  #设置最小值

解释：

polygon是绘制鼠标位置的元组，里面的元素是鼠标图案各个顶点与中心坐标（x，y）的相对位置，而且元素的顺序要按照绘画各个点的顺序来，最后一个元素要回到第一个点。
定义完后，当想绘制鼠标时，要先进行初始化，将鼠标的基础信息传入，后面才得以绘制。

4.3 绘制鼠标的函数：

#画鼠标        def draw(self, color):                display.polygon(self.polygon, self.x, self.y, color, self.angle, 0, 0)

解释：

每次绘制时只需要传入想要的鼠标的颜色，然后进行绘制就行。

4.4 移动鼠标的函数：

#移动        def moveX(self,moveflag):                self.draw(st7789c.WHITE)  #使旧的鼠标图案融于背景色，达到消失的效果                if(moveflag==1) :#向左                    self.x -= int(self.velocity_x*0.2)  #每次以速度移动                    if(self.x<0):     #如果到最底端，就更新位置到最上端                        self.x=240                elif(moveflag==2) :  #向右                      self.x += int(self.velocity_x*0.2)  #每次以速度移动                    self.x %= width                 #不会超过边界                self.draw(orange)  #使之移动        def moveY(self,moveflag):                self.draw(st7789c.WHITE)                if moveflag==1:#向上                    self.y -= int(self.velocity_y*0.2)  #每次以速度移动,乘上倍数，看起来流畅                    if(self.y<=0):                        self.y=240                if moveflag==2:                    self.y += int(self.velocity_y*0.2)  #每次以速度移动,乘上倍数，看起来流畅                    self.y %= height                self.draw(orange)  #使之移动

解释：以在x轴移动为例，y轴是同样的道理

首先先使原来的鼠标融于背景色中达到消失的效果，然后判断是要正半轴还是负半轴移动，最后更新rpMouse对象的X,Y的位置，然后在新位置绘画另一个鼠标。

5.定时器扫描按键：


#定时器检索按键，并且给显示对应画面def timercb(n):    global rporcomflag  #判断是操控rp2040的鼠标还是PC屏幕的光标，0为RP2040的，1是PC屏幕光标    global faceflag     #判断是进入初始页面还是其他页面的变量    if(Bbutton.value()==0 and rporcomflag==1): #相当于电脑鼠标左键按下        hid_mouse.press(hid_mouse.BUTTON_LEFT)    if(Bbutton.value()==1 and rporcomflag==1): #相当于电脑鼠标左键松开        hid_mouse.release(hid_mouse.BUTTON_LEFT)    if(Abutton.value()==0 and rporcomflag==1): #相当于电脑右键按下一次        hid_mouse.click(hid_mouse.BUTTON_RIGHT)    if(Bbutton.value()==0 and rporcomflag==0): #如果是rp2040按下B键，为确定键        if(mouse.y>70 and mouse.y<98 and mouse.x>=84 and mouse.x<=163): #移动到冰墩墩的位置            faceflag=1  #冰墩墩        elif(mouse.y>98 and mouse.y<128 and mouse.x>=84 and mouse.x<=163):            faceflag=2  #TEXT        elif(mouse.y>220 and mouse.y<240 and mouse.x>=110 and mouse.x<=240):            mouse.update(1)   #更新鼠标的速度            utime.sleep(0.05)        elif(mouse.y>220 and mouse.y<240 and mouse.x>=0 and mouse.x<=100):            mouse.update(2)   #更新鼠标的速度            utime.sleep(0.05)                tim=Timer(period=100, mode=Timer.PERIODIC, callback=lambda t:timercb(1))

解释：

利用定时器不断地扫描按键，减少主循环中对摇杆判断的影响。
利用rporcomflag来判断是操控哪个，从而判断B,A键按下时的效果。
当操控RP2040鼠标图案时，判断鼠标位置，从而当B键按下时，进入不同的页面。

6.主循环，扫描摇杆进行对应的操作：


#定义hid鼠标hid_mouse=Mouse()rporcomflag=0enterflag=0  #每次进入图像后置1，不让再次刷新图像，返回后再置0，使得下一次得以进入图像。             #这样子可以避免影响返回键A的判断while True:    if (rporcomflag==1):                    #1为电脑鼠标控制        xValue = xAxis.read_u16()    #读取摇杆位移        yValue = yAxis.read_u16()        if buttonStart.value()==0:   #当按下START时，使rporcomflag置0            rporcomflag-=1            utime.sleep(0.2)        if  xValue <=600:            #当摇杆向左            hid_mouse.move(-1,0)     #进行对应的位移        elif xValue >= 60000:        #当摇杆向右            hid_mouse.move(1,0)        if yValue <= 600:            #当摇杆向上            hid_mouse.move(0,-1)        elif yValue >= 60000:        #当摇杆向下            hid_mouse.move(0,1)    elif rporcomflag==0 and faceflag==0:      #0为rp2040鼠标控制        xValue = xAxis.read_u16()        yValue = yAxis.read_u16()        if buttonStart.value()==0:            rporcomflag+=1            utime.sleep(0.2)        if xValue <= 600:#左            mouse.moveX(1)            utime.sleep(0.00835)        elif xValue >= 60000:            mouse.moveX(2)            utime.sleep(0.0083)        if yValue <= 600:            mouse.moveY(1)            utime.sleep(0.0083)        elif yValue >= 60000:            mouse.moveY(2)            utime.sleep(0.0083)        interface1()                  #每次移动后要再进行一次页面的刷新，防止鼠标图像清空时使背景色消失        mouse.draw(orange)    if(Abutton.value()==0 and rporcomflag==0):#返回操作        display.fill(st7789c.WHITE)        interface1()        faceflag=0        enterflag=0    elif(faceflag==1 and enterflag==0):  # 冰墩墩界面        display.jpg("bingdundun.jpg", 0, 0, st7789c.SLOW)        enterflag=1   #每次进入图像后置1，不让再次刷新图像，返回后再置0，使得下一次得以进入图像。                    #这样子可以避免影响返回键A的判断    elif(faceflag==2 and enterflag==0):  #text界面        display.jpg("text.jpg", 0, 0, st7789c.SLOW)        enterflag=1

解释：

利用循环不断地扫描摇杆，并且判断是操作rp2040鼠标图案还是屏幕光标，当摇杆移动时，对rp2040和屏幕光标进行移动，屏幕光标的移动只需要利用硬禾学堂官方库中的hid的move进行对鼠标的移动即可。rp2040在鼠标移动后还需要再进行背景的刷新，避免背景被鼠标刷新时局部刷新掉。

遇到的难题和解决方法

1. 问题一

1.1 问题：LCD屏鼠标闪烁频率过高：当鼠标进行移动时，鼠标会不停的进行闪烁，此时鼠标图案的效果太差。

1.2 原因：当进行一个新位置鼠标的绘画，此时再移动时，这个新位置鼠标会被擦除，这时由于擦除旧位置鼠标和绘制新位置鼠标的间隔太短，新的鼠标显示完成后就马上被擦除，这时就会出现闪烁的现象。

1.3 解决方法：在每次位移函数后，进行一个延时，从而增加鼠标的存在时长，从而减轻闪烁的问题，经试验，延时的时长在08秒到0.085秒之间效果最好。

2. 问题二

2.1 问题：当进入另一个界面时会出现返回键（A键）的检索不灵敏，会出现得按好多次的问题。

2.2 原因：当页面进入新的界面后，由于这时faceflag没有进行更改，所以会不断的进入这个if的分支语句里面，从而不断刷新页面，这时会对树莓派加深负担，从而影响对A按键的判断。


if(Abutton.value()==0 and rporcomflag==0):        display.fill(st7789c.WHITE)        interface1()        faceflag=0    elif(faceflag==1):  # 冰墩墩界面        display.jpg("bingdundun.jpg", 0, 0, st7789c.SLOW)
解决方法：定义一个变量，当进入一次界面后，便将其置1，并且只有当其为0时才能再次进入这个界面，这时就能控制其进入一次，并且，当按下返回键时，就会将该变量重新置为0，变成可进入的状态，从而解决问题。

if(Abutton.value()==0 and rporcomflag==0):        display.fill(st7789c.WHITE)        interface1()        faceflag=0        enterflag=0    elif(faceflag==1 and enterflag==0):  # 冰墩墩界面        display.jpg("bingdundun.jpg", 0, 0, st7789c.SLOW)        enterflag=1   #每次进入图像后置1，不让再次刷新图像，返回后再置0，使得下一次得以进入图像。                      #这样子可以避免影响返回键A的判断